Cómo la tecnología μ-Mim ayuda al desarrollo de dispositivos médicos

El MIM (moldeo por inyección de metal) es un proceso de conformado de metales relativamente menos moderno que se originó en los Estados Unidos en la década de 1970. Esta tecnología se utilizó originalmente en la industria aeroespacial y de defensa. Después de más de 50 años de desarrollo, sus áreas de aplicación se han ampliado a la electrónica de consumo, los semiconductores, los automóviles, las herramientas eléctricas y las industrias médicas.

En la industria médica, las piezas MIM se han utilizado en los siguientes campos, como robots quirúrgicos laparoscópicos (intuitivos, etc.), herramientas quirúrgicas, endoscopios, consumibles dentales e implantes. Ahora que los dispositivos médicos han entrado en la era de la cirugía mínimamente invasiva, cuanto menor sea el tamaño del dispositivo, más profundamente penetra en la cavidad y menos trauma para el paciente. Como resultado, también se requiere que el tamaño de las piezas del dispositivo sea cada vez más pequeño. Micro MIM puede cumplir con esos escenarios con requisitos estrictos de tamaño y precisión.

El proceso de producción de μ-MIM es el mismo que el del MIM convencional. Primero, el polvo de metal se mezcla con un aglutinante de polímero y luego se granula. Los gránulos similares a partículas de plástico se forman por granulación, lo que se denomina materia prima. Esta mezcla de materia prima se inyecta en el molde. Después de un cierto período de tiempo, el producto se moldea por inyección. En este momento, el producto se denomina verde.
Piezas. A continuación, el aglutinante de polímero se quema mediante métodos químicos, catalíticos o de alta temperatura para hacer que el polvo de metal se adhiera y forme una pieza metálica densa. Por último, mediante los pasos de posprocesamiento, se puede mecanizar en una posición, concentricidad y otras dimensiones específicas, o se puede grabar con láser un código QR y enviar después de la inspección.

En términos de aplicación de materiales, el micro-MIM y el MIM pueden utilizar los mismos materiales, como 304, 316, 17-4, titanio, níquel, tungsteno y cerámica. El MIM convencional puede utilizar micro-MIM, y aquellos que tengan requisitos de biocompatibilidad también pueden elegir los materiales correspondientes. Vale la pena mencionar que el micro-MIM también puede utilizar material PEEK para producir agujas no metálicas. La diferencia entre el micro MIM y el MIM tradicional radica en el tamaño y la precisión. De la siguiente tabla, podemos ver que para algunas piezas de tamaño pequeño (menos de 5 mm), la tolerancia de los productos producidos por el proceso micro MIM puede ser 1, mientras que el proceso MIM convencional solo puede alcanzar 3; el micro MIM tiene una mayor densidad de producto o densidad de pieza, y finalmente el micro MIM puede ser más delgado en el diseño de pared delgada. Para lograr un nivel tan fino, existen altos requisitos para el mantenimiento de las máquinas de moldeo por inyección, el control de precisión de los moldes, el control de los procesos de moldeo por inyección y el proceso de sinterización.

Productos fabricados mediante el proceso micro MIM – microengranajes.
Los microengranajes tienen formas de dientes complejas y finas, y la forma de sus dientes externos giratorios es intrincada, y la altura del engranaje es de solo 1 cm y el diámetro exterior es de solo 1,5 cm. Además, en este engranaje grande, hay un engranaje MIM más pequeño de aproximadamente 2 mm de tamaño. Este microengranaje también se puede producir utilizando el proceso MIM como engranaje correspondiente al engranaje grande.

Productos fabricados mediante el proceso micro MIM: engranajes metálicos con dientes internos giratorios
Este también es un producto de MIM. Aunque el diámetro exterior es de solo 1 cm y el espesor es de 3 mm, la alta precisión y el procesamiento de la tecnología micro MIM permiten que estos microengranajes mantengan un rendimiento excelente.

Aunque estos dos engranajes también se pueden fabricar mediante mecanizado, el proceso MIM puede aprovechar mejor su ventaja de costo en la producción en masa. También hay algunas piezas de metal con elementos de diseño más complejos, como socavaduras, cavidades internas complejas y otras áreas en las que la herramienta no puede entrar en absoluto. El uso de MIM puede superar las deficiencias del mecanizado.

Productos fabricados mediante el proceso micro MIM - tapa de boquilla

Este capuchón de aguja con microporos tiene un diámetro de 4 mm y hay un orificio de 30 micrones en el centro del capuchón de la aguja. Algunas personas pueden pensar que este orificio de 30 micrones de diámetro se produce mediante un procesamiento posterior. De hecho, no es así. Este orificio también se forma mediante el proceso MIM, pero el tamaño se reducirá después de la sinterización. Antes de la sinterización, este orificio es más grande que 30 micrones. Es precisamente por esta característica que el proceso micro MIM puede realizar algunos tamaños y formas que son difíciles de cortar o muy costosos en los procesos de producción convencionales, como el corte por alambre.

El proceso micro MIM se ha aplicado a diversos productos de microestructuras, entre los que se incluyen piezas con estructuras complejas en equipos endoscópicos, diversos microengranajes complejos, microcuchillas con un espesor de tan solo 10 micrones, micropinzas quirúrgicas con diversas formas, microboquillas, etc.

En la comparación entre los procesos de mecanizado y MIM, con la misma complejidad, si la cantidad es pequeña, entonces el mecanizado es una dirección que se puede considerar. Por supuesto, también se puede considerar la impresión 3D láser de piezas verdes primero y luego la sinterización del producto terminado; si la demanda es grande, entonces con la misma complejidad, el proceso MIM es el de menor costo, mucho menor que el mecanizado; y con la misma demanda, el micro MIM es más adecuado para productos con diseños estructurales complejos que el MIM convencional.